FR2905992A3 - Injector fixing cold support for motor vehicle, has cold body comprising heat exchange surface with ambient air, where surface has cooling blades, which extend from body towards exterior of support made of aluminum - Google Patents

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Abstract

The support (10) has a cold body (11) with a housing (14) receiving a complementary part of an injector arranged along a vertical axis (A), where the support is made of aluminum by sintering. The body has a heat exchange surface (15) with ambient air, where the surface has cooling blades (22) which extend from the body towards exterior of the support. Each blade is a plate orthogonal to axis of the injector, and extends in an axial plate.

Description

Support refroidi pour la fixation d'un injecteur à l'échappementCooled bracket for attaching an injector to the exhaust

L'invention concerne un support refroidi pour la fixation d'un injecteur à l'échappement utilisé notamment pour la régénération d'un dispositif de dépollution, tels que par exemple, un filtre à particules équipant un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement le refroidissement d'un tel support d'injecteur. Les moteurs à combustion interne produisent et émettent io dans les gaz d'échappement des substances polluantes toxiques, en particulier des oxydes d'azote ou NOx et des particules de suies. Or, les normes antipollution applicables aux véhicules automobiles imposent aux constructeurs des quantités maximales 15 de substances polluantes rejetées dans l'atmosphère qui doivent être de plus en plus faibles. C'est la raison pour laquelle l'utilisation d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement, tel qu'un filtre à particules, en aval du moteur pour éliminer des gaz d'échappement les 20 particules de suie produites lors de la combustion, est devenue presque incontournable. Un tel dispositif de dépollution des gaz d'échappement est donc agencé dans une partie de la ligne d'échappement qui est située en aval du moteur à combustion.  The invention relates to a cooled support for fixing an injector to the exhaust used in particular for the regeneration of a pollution control device, such as, for example, a particulate filter fitted to a motor vehicle. The invention relates more particularly to the cooling of such an injector support. Internal combustion engines produce and emit in the exhaust gases toxic pollutants, in particular nitrogen oxides or NOx and soot particles. However, the anti-pollution standards applicable to motor vehicles impose on manufacturers maximum amounts of pollutants released into the atmosphere that must be increasingly low. For this reason, the use of an exhaust gas cleaning device, such as a particulate filter, downstream of the engine to remove exhaust gases from the soot particles produced during the combustion, has become almost inevitable. Such an exhaust gas depollution device is therefore arranged in a part of the exhaust line which is located downstream of the combustion engine.

25 Afin d'éviter l'accumulation des suies dans les filtres à particules, on connaît des procédés dits de régénération des filtres à particules. La régénération consiste à élever la température des gaz d'échappement de manière à brûler et/ou oxyder les particules de 30 suie emprisonnées dans les alvéoles du filtre à particules afin d'obtenir des particules de suie plus fines qui ne sont plus retenues par les alvéoles du filtre à particules et qui sont ainsi rejetées avec les gaz d'échappement.In order to prevent soot accumulation in particulate filters, so-called particle filter regeneration methods are known. Regeneration is to raise the temperature of the exhaust gas to burn and / or oxidize the soot particles trapped in the cells of the particulate filter to obtain finer soot particles which are no longer retained by them. cells of the particulate filter and which are thus rejected with the exhaust gases.

2905992 2 Pour élever la température, on augmente la température des gaz à l'échappement en réalisant une combustion décalée dans le temps par rapport à la combustion principale. Pour cela, on injecte une faible quantité de carburant à 5 l'échappement de gaz afin de réaliser une nouvelle combustion, appelée post-combustion. Le carburant est injecté à l'échappement au moyen d'un injecteur dans le circuit d'échappement des gaz au moyen d'un support. io Pour que la régénération ait lieu dans de bonnes conditions, l'injecteur d'échappement doit être dans des conditions thermiques déterminées. Pour ce faire, l'injecteur d'échappement est refroidi par l'intermédiaire de son support.In order to raise the temperature, the temperature of the exhaust gases is increased by producing a combustion time offset with respect to the main combustion. For this, a small amount of fuel is injected into the exhaust gas in order to achieve a new combustion, called post-combustion. The fuel is injected into the exhaust by means of an injector in the exhaust gas circuit by means of a support. In order for the regeneration to take place under good conditions, the exhaust injector must be in determined thermal conditions. To do this, the exhaust injector is cooled through its support.

15 Des moyens de refroidissement connus de l'état de la technique sont basés sur un échange thermique avec un liquide refroidisseur. Dans l'état de la technique, le support d'un tel injecteur comporte donc des moyens pour faire circuler un liquide 20 refroidisseur afin de maintenir l'injecteur d'échappement à sa température de travail. Ces moyens nécessitent d'une part que le support soit creux de manière que le liquide puisse circuler à l'intérieur. Les moyens de refroidissement basés sur l'échange 25 thermique avec un liquide nécessitent d'autre part de nombreux agencements sur le support, comme il est enseigné par exemple dans les documents JP-A-09096212 ou FR-A-2.725.755. Les moyens de refroidissement avec un liquide nécessitent notamment un orifice d'entrée de liquide, un orifice de sortie de 30 liquide, un circuit de refroidissement, éventuellement un réservoir pour stocker le liquide, et des moyens pour assurer l'étanchéité du support par exemple un ensemble de joints.Cooling means known from the state of the art are based on heat exchange with a coolant. In the state of the art, the support of such an injector therefore comprises means for circulating a coolant liquid in order to maintain the exhaust injector at its working temperature. These means require on the one hand that the support is hollow so that the liquid can circulate inside. Cooling means based on thermal exchange with a liquid also require numerous arrangements on the support, as taught for example in JP-A-09096212 or FR-A-2.725.755. The cooling means with a liquid require in particular a liquid inlet orifice, a liquid outlet orifice, a cooling circuit, optionally a reservoir for storing the liquid, and means for sealing the support, for example a set of joints.

2905992 3 La présente invention propose de répondre aux difficultés d'usinage et d'agencement d'un tel support en proposant un support d'injecteur du type décrit précédemment caractérisé en ce que le corps comporte une surface d'échange thermique avec l'air 5 ambiant de manière à évacuer la chaleur et refroidir l'injecteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la surface d'échange thermique comporte au moins une ailette de refroidissement qui s'étend depuis le corps vers l'extérieur du support ; io - la surface d'échange thermique comporte plusieurs ailettes agencées régulièrement autour du corps de manière à augmenter l'échange thermique avec l'air ; - chaque ailette est une plaque parallèle à l'axe de l'injecteur ; 15 - chaque ailette s'étend dans un plan axial ; - chaque ailette est une plaque orthogonale à l'axe de l'injecteur ; - le support est réalisé en aluminium ; - le support est réalisé en une seule pièce par moulage.The present invention proposes to respond to the difficulties of machining and arranging such a support by proposing an injector support of the type described above, characterized in that the body comprises a heat exchange surface with the air 5 ambient so as to evacuate the heat and cool the injector. According to other features of the invention - the heat exchange surface comprises at least one cooling fin which extends from the body towards the outside of the support; the heat exchange surface comprises several fins arranged regularly around the body so as to increase the heat exchange with the air; each fin is a plate parallel to the axis of the injector; Each fin extends in an axial plane; each fin is a plate orthogonal to the axis of the injector; the support is made of aluminum; - The support is made in one piece by molding.

20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins en annexe dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un 25 support d'injecteur à l'échappement selon un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue en coupe par un plan transversal du support selon le premier mode de réalisation de l'invention, qui est représenté en association avec le filtre à particules qu'il 30 équipe - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un support selon une première variante d'un deuxième mode de réalisation de l'invention 2905992 4 - la figure 4 est une vue schématique de dessus d'un support d'injecteur à l'échappement selon un troisième mode réalisation de l'invention - la figure 5 est une vue schématique de dessus d'un 5 support d'injecteur à l'échappement selon une deuxième variante du premier mode réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre des éléments identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. io Dans la description et dans les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinale, verticale et transversale en référence au trièdre (L, V, T) représenté sur les figures. On a représenté aux figures 1 et 2 un support refroidi par 15 air pour la fixation d'un injecteur à l'échappement selon un premier mode de réalisation l'invention. Un tel support 10 est monté en lieu et place d'un support refroidi par liquide, connu de l'état de la technique. De manière connue, le support 10 est agencé sur la ligne 20 d'échappement des gaz brûlés issus d'une combustion principale, notamment à l'entrée d'un filtre à particules à régénération. Le support 10 est agencé soit en aval d'un pot catalytique, lui-même agencé dans le collecteur d'échappement, soit en aval d'une turbine qui entraîne en rotation un compresseur situé en 25 amont du moteur thermique dans le cas d'un moteur suralimenté en air. Un tel support 10 peut être réalisé en aluminium en fonderie par moulage ou bien fritté et réalisé dans un alliage permettant un meilleur échange thermique.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of An exhaust injector support according to a first embodiment of the invention - Figure 2 is a sectional view through a transverse plane of the support according to the first embodiment of the invention, which is shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of a support according to a first variant of a second embodiment of the invention. FIG. 4 is a diagrammatic view. FIG. FIG. 5 is a diagrammatic view from above of an exhaust injector support according to a second embodiment of the invention. FIG. first embodiment of the invention. In the following description, identical, similar or similar elements will be designated by the same reference numerals. In the description and in the claims, the longitudinal, vertical and transverse terminology will be adopted in a nonlimiting manner with reference to the trihedron (L, V, T) shown in the figures. FIGS. 1 and 2 show an air-cooled support for attaching an injector to the exhaust according to a first embodiment of the invention. Such a support 10 is mounted instead of a liquid-cooled support known from the state of the art. In known manner, the support 10 is arranged on the exhaust line 20 of the burnt gases from a main combustion, in particular at the inlet of a regeneration particle filter. The support 10 is arranged either downstream of a catalytic converter, itself arranged in the exhaust manifold, or downstream of a turbine which rotates a compressor located upstream of the engine in the case of a supercharged engine with air. Such a support 10 may be made of cast aluminum casting or sintered and made of an alloy for better heat exchange.

30 Le support 10 comporte plus particulièrement un corps 11 qui s'étend globalement dans un plan horizontal L, T. Le support 10 est apte à loger un injecteur 20 de forme cylindrique étagée, ici vertical d'axe A, qui comporte un corps 2905992 5 supérieur 25, un tronçon intermédiaire 23 et un nez inférieur d'injecteur 21 à partir duquel est libéré une quantité suffisante, de carburant ou de toute autre substance oxydante, de manière à brûler et/ou oxyder les particules de suies présentes dans le filtre 5 à particules. Le corps 11 comporte un logement 14, percé verticalement, qui est apte à recevoir l'injecteur 20 avec l'interposition d'un joint d'étanchéité 13. Le corps 11 comporte des moyens de fixation de l'injecteur io 20 sur le support 10, comme par exemple un trou 16 taraudé apte à recevoir une vis retenant une bride de fixation (non représentés) pour fixer l'injecteur 20 dans son logement 14 du support 10. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le 15 corps 11 du support 10 comporte une face d'appui 18 surélevée par rapport au plan longitudinal du support 10 sur laquelle s'appuie la bride de fixation. Afin d'assurer la fonction de refroidissement, le support 10 comporte des moyens pour évacuer la chaleur provenant de 20 l'injecteur 20 par un échange thermique avec l'air ambiant. Le support 10 comporte des surfaces d'échange thermique 15 qui sont constituées de l'ensemble de la surface du corps 11 ainsi que des surfaces d'ailettes 22 agencées ici régulièrement autour du corps 11.The support 10 more particularly comprises a body 11 which extends generally in a horizontal plane L, T. The support 10 is able to accommodate an injector 20 of stepped cylindrical shape, here vertical axis A, which comprises a body 2905992 25, an intermediate section 23 and a lower injector nose 21 from which is released a sufficient quantity of fuel or other oxidizing substance, so as to burn and / or oxidize the soot particles present in the filter 5 to particles. The body 11 comprises a housing 14, pierced vertically, which is adapted to receive the injector 20 with the interposition of a seal 13. The body 11 comprises means for fixing the injector 20 on the support 10, such as for example a tapped hole 16 adapted to receive a screw retaining a fastening flange (not shown) for fixing the injector 20 in its housing 14 of the support 10. According to a particular embodiment of the invention, the body 11 of the support 10 has a bearing surface 18 raised with respect to the longitudinal plane of the support 10 on which the fixing flange rests. In order to perform the cooling function, the support 10 comprises means for evacuating the heat coming from the injector 20 by a heat exchange with the ambient air. The support 10 has heat-exchange surfaces 15 which consist of the entire surface of the body 11 as well as fin surfaces 22 arranged here regularly around the body 11.

25 Avantageusement par rapport à un profil simple de support, la disposition d'ailettes 22 augmente considérablement la surface d'échange thermique avec l'air ambiant, ce qui permet d'assurer à l'identique la fonction de refroidissement par rapport à l'utilisation d'un support à refroidissement liquide.Advantageously with respect to a simple support profile, the arrangement of fins 22 considerably increases the heat exchange surface with the ambient air, which makes it possible to ensure the same cooling function with respect to the use of a liquid cooling support.

30 D'autre part, le support 10 ne nécessite pas la mise en place de tuyaux, de joints pour la circulation d'un liquide de refroidissement, ce qui réduit notablement le coût ainsi que le temps de montage d'un tel support.On the other hand, the support 10 does not require the installation of pipes, seals for the circulation of a coolant, which significantly reduces the cost and the mounting time of such a support.

2905992 6 Le support 10 comporte également moyens de fixations 12 du support 10 sur le pot catalytique ou sur la turbine selon l'agencement prévu, au moyen, par exemple, de vis non représentées.The support 10 also comprises fastening means 12 of the support 10 on the catalytic converter or on the turbine according to the intended arrangement, by means of, for example, screws not shown.

5 On a représenté à la figure 2 une coupe transversale du support dans le plan de l'injecteur 20 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le support 10 est représenté monté au-dessus d'une paroi 24 de sortie du pot catalytique ou de la turbine à l'aide des io moyens de fixations agencés dans les trous 12. L'étanchéité du montage du support 10 sur la paroi 24 est assurée par un joint 27 agencé entre le corps 11 du support 10 et la paroi 24. Les flèches représentées à la figure 2 illustrent le chemin 15 emprunté par la chaleur. Le nez 21 de l'injecteur 20, en contact avec les gaz d'échappement, évacue la chaleur vers le tronçon 23 et le corps 25 de l'injecteur 20 qui évacuent la chaleur vers les ailettes 22 situées de part et d'autre de l'injecteur 20, à travers le corps 11.FIG. 2 shows a cross section of the support in the plane of the injector 20 according to a first embodiment of the invention. The support 10 is shown mounted above an outlet wall 24 of the catalytic converter or turbine with the fixing means arranged in the holes 12. The sealing of the mounting of the support 10 on the wall 24 is provided by a seal 27 arranged between the body 11 of the support 10 and the wall 24. The arrows shown in Figure 2 illustrate the path taken by the heat. The nose 21 of the injector 20, in contact with the exhaust gas, discharges heat to the section 23 and the body 25 of the injector 20 which discharge the heat to the fins 22 located on either side of the the injector 20, through the body 11.

20 Plus le nombre d'ailettes 22 agencées régulièrement au tour du corps 11 est élevé et plus le refroidissement de l'injecteur est efficace. Dans ce mode de réalisation, les ailettes 22 sont disposées dans le plan vertical à un intervalle régulier le long du 25 corps 11. Le nombre, la dimension, la forme, ainsi que l'intervalle entre chaque ailette 22 sont déterminés par des calculs de modélisation des échanges thermiques permettant de choisir la configuration qui assure le refroidissement le plus efficace.The higher the number of fins 22 regularly arranged around the body 11, the more efficient the cooling of the injector. In this embodiment, the fins 22 are disposed in the vertical plane at a regular interval along the body 11. The number, the dimension, the shape, as well as the interval between each fin 22 are determined by calculations of heat exchange modeling to choose the configuration that provides the most efficient cooling.

30 Selon une variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 3, le support comporte des ailettes 22 qui sont agencées à un intervalle régulier dans un plan horizontal.According to an alternative embodiment of the invention, shown in FIG. 3, the support comprises fins 22 which are arranged at a regular interval in a horizontal plane.

2905992 7 Le nombre, la taille, la forme, la disposition transversale ou longitudinale des ailettes 22 sont autant de paramètres qui peuvent varier de manière à obtenir le meilleur refroidissement dans un encombrement minimum.The number, size, shape, transverse or longitudinal disposition of the fins 22 are all parameters that can vary so as to obtain the best cooling in a minimum space requirement.

5 On a représenté à la figure 4a de manière simplifiée, un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le corps 11 du support 10 est cylindrique. Des ailettes 22 s'étendent radialement dans un plan vertical depuis le corps 11 du support 10 vers l'extérieur, et elles io sont réparties angulairement dans manière régulière en étoile. A la figure 5, les ailettes 22 sont en forme d'anneaux qui s'étendent dans un plan horizontal autour du corps 11 du support 10. Les ailettes 22 en forme d'anneaux sont par exemple 15 réparties régulièrement axialement.FIG. 4a shows in a simplified manner a second embodiment of the invention in which the body 11 of the support 10 is cylindrical. The fins 22 extend radially in a vertical plane from the body 11 of the support 10 to the outside, and they are distributed angularly in a regular star fashion. In FIG. 5, the fins 22 are in the form of rings which extend in a horizontal plane around the body 11 of the support 10. The fins 22 in the form of rings are, for example, distributed evenly axially.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Support (10) refroidi pour la fixation d'un injecteur (20) à l'échappement pour la régénération d'un dispositif de dépollution, notamment d'un un filtre à particules, qui se compose d'un corps (11) refroidi comportant un logement (14) apte à recevoir une partie complémentaire (23) de l'injecteur (20) agencé selon un axe vertical (A), caractérisé en ce que le corps (Il) comporte une surface d'échange thermique (15) avec l'air ambiant de manière à évacuer la chaleur et refroidir l'injecteur (20). io  1. Support (10) cooled for attaching an injector (20) to the exhaust for the regeneration of a pollution control device, in particular a particle filter, which consists of a body (11) cooled having a housing (14) adapted to receive a complementary part (23) of the injector (20) arranged along a vertical axis (A), characterized in that the body (II) comprises a heat exchange surface (15) ) with the ambient air so as to evacuate the heat and cool the injector (20). io 2. Support (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'échange thermique (15) comporte au moins une ailette (22) de refroidissement qui s'étend depuis le corps (11) vers l'extérieur du support (10)  2. Support (10) according to claim 1, characterized in that the heat exchange surface (15) comprises at least one cooling fin (22) extending from the body (11) towards the outside of the support (10) 3. Support (10) selon l'une quelconque des revendications 15 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface d'échange thermique (15) comporte plusieurs ailettes (22) agencées régulièrement autour du corps (11) de manière à augmenter l'échange thermique avec l'air.  3. Support (10) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the heat exchange surface (15) has a plurality of fins (22) arranged regularly around the body (11) so as to increase the temperature. heat exchange with air. 4. Support (10) selon l'une quelconque des revendications 20 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque ailette (22) est une plaque parallèle à l'axe (A) de l'injecteur (20)  4. Support (10) according to any one of claims 2 or 3, characterized in that each fin (22) is a plate parallel to the axis (A) of the injector (20) 5. Support (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ailette (22) s'étend dans un plan axial.  5. Support (10) according to claim 4, characterized in that each fin (22) extends in an axial plane. 6. Support (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce 25 que chaque ailette (22) est une plaque orthogonale à l'axe (A) de l'injecteur (20)  6. Support (10) according to claim 3, characterized in that each fin (22) is a plate orthogonal to the axis (A) of the injector (20) 7. Support (10) selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en aluminium.  7. Support (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is made of aluminum. 8. Support (10) selon l'une quelconques des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé par frittage.  8. Support (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is made by sintering. 9. Support (10) selon l'une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé en une seule pièce par moulage.  9. Support (10) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is made in one piece by molding.
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